科研干货 | 蛋白浓缩超滤管的选择原则和注意事项

文摘   2024-11-14 16:58   湖南  

超滤管是一种用于分离液体中不同分子的装置,它利用超滤膜的特性来实现分子的分离和浓缩。以下是关于超滤管的一些基本信息:

  • 工作原理:超滤管的工作原理是基于膜两侧的压力差,通过超滤膜作为过滤介质,在一定的压力下,允许水及小分子物质通过而成为透过液,而体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,从而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
  • 超滤膜的种类:常用的超滤膜包括醋酸纤维素膜、聚砜膜和聚酰胺膜。
  • 超滤装置的类型:超滤装置主要有板框式、管式、卷式和中空纤维式等。板框式装置适合在广泛的压力范围内工作,流道间隙大小可调,清洗方便;管式装置原液流道截留面积较大,不易堵塞,膜面的清洗比较容易;卷式装置单位体积内的有效膜面积较大,结构紧凑;中空纤维式装置则具有成熟的技术和广泛的应用。

  • 超滤管的应用领域:超滤管广泛应用于生物学、生物化学、分子生物学、制药和生物工程等领域,用于分离和浓缩生物分子、蛋白质、核酸等。它们也被用于外泌体纯化、病毒纯化、蛋白/抗体/酶/核酸等生物样本的浓缩、脱盐和缓冲液置换、药物筛选、药物结合实验、蛋白富集、小分子物质去除、分析样品前处理等。
  • 分子截留率(MWCO):分子截留率是表示超滤膜的选择性的重要参数,通常以达尔顿(Da)为单位,是一个用于测量分子或粒子大小的度量标准。分子截留率表示膜可以截留的最大分子或粒子的大小。例如,如果膜的分子截留率是10,000 Da(10kD),则该膜能够截留分子量小于或等于10,000 Da的分子,而分子量大于10,000 Da的分子将被截留在膜上。
  • 超滤膜的外形特征分类:按膜的外形特征可将超滤膜分为平板膜、管式超滤膜、毛细管式超滤膜、中空纤维超滤膜和多孔超滤膜。

超滤管因其操作简便、能耗低、无需添加化学试剂、无污染等优点,被认为是一种节能环保的分离技术。

一、蛋白浓缩超滤管的选择原则

在选择蛋白浓缩超滤管时,需要遵循以下原则以确保实验的成功和效率:

明确实验需求:

  • 目的蛋白分子量:确定需要浓缩或分离的蛋白质的分子量是选择超滤管截留分子量(MWCO)的基础。通常,截留分子量不应大于目的蛋白分子量的1/3。例如,若目的蛋白分子量为40 kDa,可以选择10 kDa截留分子量的超滤管。
  • 样品体积:预估需要处理的样品体积,以便选择合适的超滤管容量。不同厂商提供了多种容量的超滤管,如0.5 ml、4 ml、15 ml等,以适应不同体积的样品。

截留分子量的选择:

  • 通常应选择的超滤管截留分子量不应大于目的蛋白分子量的1/3。例如,若目的蛋白分子量为35kDa,就可以选择10kDa截留分子量的超滤管。

操作条件:

  • 包括离心力和离心时间,这些条件会影响超滤的效果,具体操作条件应根据超滤管的说明书进行。

样品回收率:

  • 决定样本回收率的因素包括相对于所选装置的NMWL的蛋白质溶质的性质、起始浓度和浓缩系数。

样品的起始浓度:

  • 如果样本的起始浓度很高,请监控离心过程,以免样本过度浓缩。过度浓缩会导致沉淀和样本损失。

样品的预处理:

  • 新买来的超滤是干燥的,使用前加入MilliQ水,水量完全过膜,冰浴或冰箱里预冷几分钟。然后将水倒出,即可加入蛋白液。

遵循这些原则可以帮助你更有效地选择和使用蛋白浓缩超滤管,以保护你的样本并优化实验结果。

二、操作注意事项

在使用蛋白浓缩超滤管进行蛋白浓缩时,以下是一些重要的操作注意事项:

预处理超滤管:

  • 确保超滤管在使用前已经正确预湿,以避免蛋白质吸附到干燥的膜上。

样品准备:

  • 确保样品清洁且无颗粒物,以避免堵塞超滤膜。
  • 样品的pH和离子强度应与超滤膜兼容,以减少蛋白质吸附和变性。

选择合适的超滤管:

  • 根据目的蛋白的分子量选择合适的截留分子量(MWCO)。
  • 选择适合样品体积的超滤管,避免超滤管过载。

温和操作:

  • 避免剧烈摇晃或高速离心,以减少蛋白质的剪切力损伤。

离心速度和时间:

  • 根据超滤管的说明书和样品特性,设定合适的离心速度和时间。
  • 过高的离心力可能导致蛋白质通过膜孔,而过低则可能导致浓缩效率低。

监控浓缩过程:

  • 定期检查样品体积和蛋白质浓度,以确保浓缩效果。
  • 避免过度浓缩,这可能导致蛋白质沉淀或变性。

避免膜干燥:

  • 在整个过程中保持膜湿润,以防止蛋白质吸附到膜上。

清洁和消毒:

  • 使用后,按照制造商的指导清洁和消毒超滤管,以备下次使用。

记录和标记:

  • 记录所有操作步骤和条件,包括离心速度、时间、样品体积等。
  • 明确标记样品,避免混淆。

安全操作:

  • 穿戴适当的个人防护装备,如手套和实验室防护眼镜。

避免长时间储存浓缩样品:

  • 蛋白质浓缩后应尽快使用或储存在适宜的条件下,以防止降解。

考虑蛋白质稳定性:

  • 某些蛋白质在浓缩过程中可能变得不稳定,需要添加稳定剂或在低温下操作。

避免泡沫产生:

  • 泡沫可能会影响超滤效率,可以通过添加少量的抗泡剂来减少泡沫。

使用后的处理:
  • 使用完毕后,根据制造商的说明正确地存储或丢弃超滤管。

遵循这些操作注意事项可以帮助你更有效地进行蛋白浓缩,同时保护样品的完整性和活性。

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